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表面安裝技術(shù)ppt課件(已改無錯(cuò)字)

2023-06-12 02:58:52 本頁面
  

【正文】 A?。ㄈ?Xilinx公司的 XC953b新封裝,尺寸為 7mm 7mm,有 48個(gè) I/O引腳,中心間距為 ;美國(guó)國(guó)家半半導(dǎo)體公司的雙運(yùn)算放大器采用 CSP封裝,尺寸為 ,有 8個(gè) I/O引腳,中心間距為 );安裝高度低,可達(dá) 1mm; 4.片式有源器件( SMD) 表面貼裝元器件 表面安裝技術(shù) CSP比 BGA更平,更易于貼裝,貼裝公差小于 177。 ;它比 QFP提供了更短的互聯(lián),因此電性能更好,即阻抗低、干擾小、噪聲低、屏蔽效果好,更適合在高頻領(lǐng)域應(yīng)用;具有高導(dǎo)熱性。 CSP技術(shù)封裝的內(nèi)存條如圖 521所示??梢钥闯?,采用 CSP技術(shù)后,內(nèi)存顆粒所占用的 PCB面積大大減小。 圖 521 CSP封裝的內(nèi)存條 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件 表面組裝元器件的包裝方式 表面組裝元器件包裝形式直接影響組裝生產(chǎn)的效率,必須結(jié)合貼裝機(jī)送料器的類型和數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。表面組裝元器件的包裝形式主要有 4種,即編帶、管裝、托盤和散裝。 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件 表面組裝元器件的包裝方式 表面安裝技術(shù) ( 1)密度 錫和鉛混合時(shí),總體積幾乎等于分體積之和,即不收縮不膨脹。 表面安裝技術(shù) ( 2)粘度與表面張力 錫鉛焊料的粘度與表面張力是焊料的重要性能,通常優(yōu)良的焊料應(yīng)具有低的粘度和表面張力,這對(duì)增加焊料的流動(dòng)性及被焊金屬之間的潤(rùn)濕性是非常有利的。 錫鉛焊料的粘度與表面張力與合金的成分有密切關(guān)系,合金成分與粘度及表面張力的關(guān)系見表 54。 表面安裝技術(shù) 表 54 錫鉛合金配比與表面張力及粘度關(guān)系( 280℃ 測(cè)試) 表面安裝技術(shù) ( 3)錫鉛合金的電導(dǎo)率 不同配比的錫鉛合金電導(dǎo)率見表 55。 表面安裝技術(shù) ( 4)熱膨脹系數(shù)( CTE) 在 0~ 100℃ 之間,純錫的 CTE是 10- 6,純鉛的 CTE是 29 10- 6, 63Sn37Pb合金的 CTE是 10- 6,從室溫升溫到 183℃ ,體積會(huì)增大 %,而從 183℃ 降到室溫,體積的收縮卻為 4%,故錫鉛焊料焊點(diǎn)冷卻后有時(shí)有微微的縮小現(xiàn)象。在 25℃ ~ 100℃ 的溫度范圍內(nèi),Cu6Sn5的 CTE約為 10- 6, Cu3Sn的 CTE是 10- 6,可見, Cu3Sn與 63Sn37Pb的 CTE之差為最大,這也是Cu3Sn易引起焊點(diǎn)缺陷的內(nèi)因。 表面安裝技術(shù) 目前無鉛焊料仍是以錫主體的焊料,因此在類焊料中仍含有微量的鉛。無鉛焊料無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。歐盟EUELVD協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)是: Pb質(zhì)量含量< %;美國(guó) JEDEC協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)是: Pb質(zhì)量含量< %;國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織( ISO)提案,電子裝聯(lián)用焊料合金中鉛質(zhì)量含量應(yīng)低于 %。 表面安裝技術(shù) 無論是 %還是 %均是很低的數(shù)值。所以目前國(guó)際公認(rèn)的無鉛焊料的定義為:以 Sn為基體,添加了其他金屬元素,而 Pb的含量在 ~ %( wt%重量百分比)以下的主要用于電子組裝的軟釬料合金。 目前應(yīng)用最多的用于再流焊的無鉛焊料是三元共晶或近共晶形式的 SnAgCu焊料。 Sn( 3~ 4wt%) Ag( ~ %) Cu( wt%重量百分比)是可接受的范圍,其熔點(diǎn)為 217℃ 左右。 SnAgCu合金,相當(dāng)于在 SnAg合金里添加 Cu,能夠在維持 SnAg合金良好性能的同時(shí)稍微降低熔點(diǎn)。因此 SnAgCu合金已成為國(guó)際上應(yīng)用最多的無鉛合金。 表面安裝技術(shù) 表面安裝技術(shù) 3. 焊 膏 焊膏是將焊料粉末與具有助焊功能的糊狀焊劑混合而成的,通常合金焊料粉末比例占總的重量的 85%~ 90%左右,占體積的 50%左右,其余是化學(xué)成分。如圖 525所示。焊膏是一個(gè)復(fù)雜的物料系統(tǒng),制造焊膏需涉及到流體力學(xué)、金屬冶煉學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理學(xué)等綜合知識(shí)。錫膏的包裝外觀如圖 526所示。 表面安裝技術(shù) 3. 焊 膏 下面詳細(xì)介紹幾類常用的焊膏 圖 525 焊粉與助焊劑的重量比與體積比 圖 526 錫膏包裝外觀 3. 焊 膏 表面安裝技術(shù) 表面安裝技術(shù) 貼片膠又叫粘合劑。在混合組裝中把表面組裝元器件暫時(shí)固定在 PCB的焊盤圖形上,以便隨后的波峰焊接等工藝操作得以順利進(jìn)行;在雙面表面組裝情況下,輔助固定表面組裝元器件,以防翻板和工藝操作中出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)導(dǎo)致表面組裝元器件掉落。因此,在貼裝表面組裝元器件前,就要在 PCB上設(shè)定焊盤位置涂敷貼片膠。 表面安裝技術(shù) 貼片膠其主要成分為:基本樹脂、固化劑和固化劑促進(jìn)劑、增韌劑、填料等。 為了使貼片膠具有明顯區(qū)別 PCB的顏色,需要加入色料,通常為紅色,因此貼片膠又俗稱紅膠。 常用的表面安裝貼片膠主要有兩類,即環(huán)氧樹脂和聚炳烯類。 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 手工貼片所使用的工具一般有吸筆、貼片臺(tái)和 BGA專用貼裝系統(tǒng),為了保證貼片效率和品質(zhì),需要根據(jù)元件的封裝類型選擇合適的工具。 吸筆是一種跟自動(dòng)貼片機(jī)的貼裝頭很相似的工具,它的頭部有一個(gè)用真空泵控制的吸盤,在筆桿的中部有一個(gè)小孔,當(dāng)用手指堵塞小孔時(shí),頭部的負(fù)壓把元件從料盒里吸起,當(dāng)手松開時(shí),元件就被釋放到電路板上。吸筆主要用于貼裝尺寸比較小的元件,如果貼裝大型的芯片,則需要使用貼片臺(tái)。 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 貼片臺(tái)是將吸筆固定在貼裝頭上,起穩(wěn)定作用,吸取頭的真空靠手動(dòng)按鈕控制,它比吸筆有更高的精度和穩(wěn)定性,配合微調(diào)臺(tái)可以保證貼片的準(zhǔn)確性。貼片臺(tái)主要用于貼裝引腳多,引腳間距比較小的芯片,如 QFP, TSOP等。如果芯片的封裝是 BGA形式,那么需要使用 BGA專用貼裝系統(tǒng)。 BGA專用貼裝系統(tǒng)是貼片臺(tái)與對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的組合,它通過光學(xué)棱鏡將 BGA焊錫球與 PCB焊盤對(duì)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確貼裝。 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 焊接工具需要有25W的銅頭小烙鐵,有條件的可使用溫度可調(diào)和帶ESD保護(hù)的焊臺(tái),注意烙鐵尖要細(xì),頂部的寬度不能大于1mm。一把尖頭鑷子可以用來移動(dòng)和固定芯片以及檢查電路。還要準(zhǔn)備細(xì)焊絲和助焊劑、異丙基酒精等。使用助焊劑的目的主要是增加焊錫的流動(dòng)性,這樣焊錫可以用烙鐵牽引,并依靠表面張力的作用光滑地包裹在引腳和焊盤上。在焊接后用酒精清除板上的焊劑。 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 表面安裝技術(shù) 手工焊接是一名電子工程技術(shù)人員的基本技能,最常見的手工焊接有兩種: 接觸焊接 與 熱風(fēng)焊接 。 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 表面安裝技術(shù) 表面貼裝元器件的手工裝接工藝 下面以常見的 PQFP封裝芯片為例,介紹表面貼裝元件的基本焊接方法。 表面安裝技術(shù) SMT元器件的手工拆焊 拆焊過程就是將返修器件從已固定好的 SMT組件的 PCB上取下,其最基本的原則就是不損壞或損傷被拆器件本身、周圍元器件和 PCB焊盤。 加熱控制是拆焊過程中的一個(gè)關(guān)鍵因素,焊料必須完全熔化,以免在取走元器件時(shí)損傷焊盤。與此同時(shí),還要防上 PCB加熱過度,不應(yīng)該因加熱而造成 PCB扭曲。先進(jìn)的返修系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制加熱過程,使之與焊膏制造廠商給出的規(guī)格參數(shù)盡量接近,并且應(yīng)采用頂部和底部組合加熱方式。 表面安裝技術(shù) SMT元器件的手工拆焊 底部加熱用以升高 PCB的溫度,而頂部加熱則用來加熱元器件,元件器加熱時(shí)有部分熱量會(huì)從返修位置傳導(dǎo)流走。而底部加熱則可以補(bǔ)償這部分熱量而減少元器件在上部所需的總熱量,另外,使用大面積底部加熱器可以消除因局部加熱過度而引起的 PCB扭曲。同時(shí),經(jīng)驗(yàn)證明拆焊過程中防止臨近元件加熱也很重要。因?yàn)閷⒑更c(diǎn)加熱到熔點(diǎn)以下溫度的后果可能實(shí)際上影響到焊接點(diǎn)的可靠性,元件內(nèi)的溫度梯度大于 25 OC可能在過高溫度下發(fā)生損害。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)是:在返修期間任何時(shí)候使得返修區(qū)域沒有相鄰元件會(huì)受熱高于 150 OC,其次盡量選擇能密封住拆焊元件而不影響相鄰元件的加熱噴嘴。 SMT元器件的手工拆焊 表面安裝技術(shù) 拆卸被返修器件所要設(shè)置的溫度曲線是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。加熱曲線應(yīng)精心設(shè)置,先預(yù)熱,然后使焊點(diǎn)回焊。好的加熱曲線能提供足夠但不過量的預(yù)熱時(shí)間,以激活助焊劑,時(shí)間太短或溫度太低則不能做到這一點(diǎn)。正確的再流焊溫度和高于此溫度的停留時(shí)間非常重要,溫度太低或時(shí)間太短會(huì)造成浸潤(rùn)不夠或焊點(diǎn)開路。溫度太高或時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)形成金屬互化物。設(shè)計(jì)最佳加熱曲線最常用的方法是將一根熱電偶放在返修位置焊點(diǎn)處,先推測(cè)設(shè)定一個(gè)最佳溫度值、溫升率和加熱時(shí)間,然后開始試驗(yàn),并把測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄下來,將結(jié)果與所希望的曲線相比較,根據(jù)比較情況進(jìn)行調(diào)整。這種試驗(yàn)和調(diào)整過程可以重復(fù)多次,直至獲得理想的效果。 表面安裝技術(shù) SMT元器件的手工拆焊 一旦加熱曲線設(shè)定好,就可準(zhǔn)備取走元器件,返修系統(tǒng)應(yīng)保證這部分工藝盡可能簡(jiǎn)單并具有重復(fù)性。加熱噴嘴對(duì)準(zhǔn)好元器件以后即可進(jìn)行加熱,一般先從底部開始,然后將噴嘴和元器件吸管分別降到 PCB和元器件上方,開始頂部加熱。加熱結(jié)束時(shí)許多返修工具的元器件吸管中會(huì)產(chǎn)生真空,吸管升起將元器件從板上提起。在焊料完全熔化以前吸起元器件會(huì)損傷板上的焊盤, “ 零作用力吸起 ” 技術(shù)能保證在焊料液化前不會(huì)取走元器件。至此,就完成了被返修元器件的拆焊。 表面安裝技術(shù) BGA集成電路的修復(fù)性植球 球柵陣列封裝取下之后需要進(jìn)行錫球重整,該過程通常又稱為植球。 BGA封裝類的器件從 PCB上取下時(shí)總會(huì)
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